近年來，結(jié)構(gòu)化材料通過其胞元結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)展現(xiàn)出許多優(yōu)異的性能為產業發展，如：超高剛度延伸、超高強(qiáng)度、負(fù)泊松比服務好、負(fù)熱膨脹等等，因此被廣泛地應(yīng)用到航空航天反應能力、醫(yī)療器械共謀發展、能源工程以及電子技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域學習。然而，現(xiàn)階段多數(shù)結(jié)構(gòu)化材料都由同一胞元的周期性排列構(gòu)成聽得懂，從而導(dǎo)致單一的同質(zhì)變形響應(yīng)應用優勢，并將性能限制在較小的范圍內(nèi)。因此全方位，深入挖掘異質(zhì)組裝在性能提升方面的巨大潛力高效節能，通過開發(fā)不同胞元的多種空間排列策略來獲取更加優(yōu)異的性能，這一研究方向有著重要的學(xué)術(shù)和應(yīng)用價(jià)值大局。

近日新創新即將到來，西安交通大學(xué)的洪軍/李寶童課題組通過對(duì)巨量高精度性能數(shù)據(jù)的分析（共選取了由各種性能迥異胞元組裝形成的745752類材料），發(fā)現(xiàn)了一種正負(fù)泊松比胞元的異質(zhì)組裝使力學(xué)性能（這里指楊氏模量和泊松比）顯著增強(qiáng)的現(xiàn)象（在不增加材料用量的情況下有序推進，楊氏模量增強(qiáng)了超過兩個(gè)數(shù)量級(jí)）設施。受該現(xiàn)象啟發(fā)，研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)公式推導(dǎo)堅定不移，建立了一種精準(zhǔn)計(jì)算力學(xué)性能的理論模型組合運用，并基于模型進(jìn)一步提出了用于獲取可編程極限性能的幾何設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。通過應(yīng)用這些準(zhǔn)則迎難而上，得到了具有現(xiàn)階段很接近楊氏模量理論極限的幾何結(jié)構(gòu)積極。與此同時(shí)，性能的可編程特性可以通過調(diào)整胞元的數(shù)量比例來實(shí)現(xiàn)堅持先行。最后結構，利用數(shù)值仿真、理論計(jì)算和精密試驗(yàn)等多種方法對(duì)這種顯著的性能增強(qiáng)效應(yīng)進(jìn)行了全面驗(yàn)證橫向協同。團(tuán)隊(duì)采用摩方精密microArch®S240（精度：10μm）3D打印設(shè)備哪些領域，完成了在楊氏模量上具有兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上增強(qiáng)效果的材料樣件的制備，并實(shí)現(xiàn)了樣件在長度尺度上由微米尺度到宏觀尺度的跨越不斷創新。

團(tuán)隊(duì)提出的準(zhǔn)則通過對(duì)基礎(chǔ)胞元的篩選和空間布局的組裝使原本性能普通的胞元發(fā)揮出近乎極限的力學(xué)性能建立和完善，進(jìn)而構(gòu)建出一條通往楊氏模量和泊松比理論極限的“橋梁"。此外參與水平，這些篩選和組裝準(zhǔn)則的核心是針對(duì)胞元的力學(xué)性能大型，對(duì)其拓?fù)洹⑿螤詈痛笮〔]有約束明確相關要求。因此重要意義，該準(zhǔn)則為極限力學(xué)性能的幾何設(shè)計(jì)提供了更大的空間，極大增加了結(jié)構(gòu)化材料的應(yīng)用價(jià)值深化涉外。

相關(guān)研究成果以"Design criteria for architected materials with programmable mechanical properties within theoretical limit ranges"為題發(fā)表在期刊《Advanced Science》上體系，西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院尹鵬博士研究生為第一作者，西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院洪軍教授開展試點、李寶童教授攜手共進、陳小明教授為共同通訊作者共同，該工作得到了國家自然科學(xué)基金委的大力支持。